1.2.2　我國城市軌道交通車輛制動系統簡介

我國城市軌道交通車輛制動技術的起源應該追溯到20世紀60年代北京修建我國第一條地鐵時。當時國內制動技術方面的主要研究人員和試驗設備集中在研究所、工廠和高校等單位，由于管理體制所限，技術力量分散，造成低水平的重復競爭和有限資源（人才、財力、物力）的極大浪費，難以聯合。

20世紀60年代初期，我國在廣深線上的一列旅客列車上裝用了直通式電空制動機，并運用了近兩年，取得了很多寶貴的經驗。在1980年—1982年間，進行了自動式電空制動機的試驗研究，在室內進行20輛電空制動機靜置試驗，也取得了許多寶貴經驗。

電空制動機的研制正式由國家列入科研計劃，還是在“七五”期間。當時，為了減緩鐵路客運運量與運能之間的尖銳矛盾，實現擴大旅客列車編組輛數，1985年國家將旅客列車電空制動機研究列入國家“七五”重點科技攻關項目。由鐵道科學研究院（現中國鐵道科學研究院）主持的課題組，首先召開了有關電空制動機作用制式的論證會，決定采用自動作用制式。該課題組在電空制動機的各種配件試制完畢后，在制動試驗臺上進行了20輛編組的單機、單車以及列車的空氣專列、電空專列、空—電混編等項目的性能試驗。

20世紀90年代末，鐵道部在國家計委的支持下，先后組織多個單位聯合研制動車組，并分別研制了微機控制直通電空制動系統。1996年4月1日，我國歷史上第一列在既有線上提速到140km/h的快速列車“先行號”在滬寧線上正式運行。此后，京秦（秦皇島）、京連（大連）也相繼開出了快速列車。到1998年10月1日實施新運行圖時，全國準高速列車和快速列車已增加到90對，而且新造提速機車、車輛都明確規定必須裝設電空制動機，自此電空制動技術在我國鐵路和城市軌道交通車輛上得到了廣泛的應用。

我國城軌制動技術與世界先進水平仍有很大的差距，為快速發展鐵路運輸裝備水平，近幾年發展的動車、機車制動技術均采用引進、消化再吸收的方式。目前，我國處于引進后消化階段，制動機研究機構還沒有具備充分的自主研發能力。21世紀初期，我國開始研制DK-2型微機控制式制動機，該型制動機控制水平接近國際水平，目前該型制動機樣機已研制成功，并在中國支線鐵路機車上小批量裝車運用。

我國軌道交通發展迅速，但是，就城市軌道交通車輛制動系統而言，目前國內還沒有一套統一的標準體系。2015年7月1日，中國城市軌道交通協會技術裝備專業委員會頒布中城裝備[2015]60號文，發布了《城市軌道交通車輛電空制動系統通用技術規范》《城市軌道交通車輛電空制動系統裝車后的檢驗規則》《城市軌道交通車輛空氣制動防滑系統技術規范》3個系統性的技術規范，并于2015年10月1日正式試行。相關規范的試行，對于規范市場行為，規范制動系統的生產、運用、檢修等，有著非常重要的意義。后期，關于制動系統的部件類技術規范，包括風源裝置、制動控制單元、基礎制動類部件（制動夾鉗單元、踏面制動單元、制動盤、閘瓦、閘片），也即將發布。

1.DK型自動式電磁空氣制動系統

20世紀60年代，鑒于當時的技術條件，在我國的地鐵列車上采用了DK型自動式電磁空氣制動系統，基礎制動裝置為踏面制動。其技術脫胎于干線旅客列車的LN型制動機。主控機構先期直接采用GL3型三通閥，60年代末又設計制造了膜板分配閥，在操縱靈活性和可靠性上較GL3型三通閥有所提高。該制動系統在電阻制動與空氣制動的匹配上采用切換方式，因而制動力控制性能較差。

2.SD型數字式氣壓計算型電控制動系統

隨著晶閘管斬波技術的發展，地鐵車輛逐步采用斬波控制動力制動（再生制動或電阻制動）。但采用這種控制技術，動力制動的制動力在制動初期上升較慢，而列車快要停車時又衰減較快，需要空氣制動力作及時補償。為此我國有關工廠、高校和科研院所一起，研制了SD型數字式氣壓計算型電控制動系統。該制動系統由制動控制器、空重車調整閥、七級中繼閥、控導閥、空電轉換器、緊急電磁閥、備用電磁閥、雙向閥、故障緩解電磁閥等組成。制動控制器在司機的操縱下向動力制動控制單元和七級中繼閥發出相應的制動或緩解指令。該制動系統較DK型自動式電磁空氣制動系統在動力制動與空氣制動的配合、制動和緩解的一致性，與列車自動控制裝置的接駁等性能上具有明顯優勢。但由于其數字式氣壓控制型的特點，決定了它在制動力的精確控制、動力制動能力的充分運用上存在著改進的余地，而且在實踐中，控導閥的性能受材料和工藝的影響極大。

3.AR12電氣控制型模擬指令式制動系統

AR12電氣控制型模擬指令式制動系統由制動控制器、編碼器、解碼器、EP單元、中繼閥、臺車中繼閥、制動缸等組成。

制動控制器是司機操縱列車進行制動或緩解作用的裝置。它與列車自動運行系統（ATO）一樣，發出數字量信號給編碼器。編碼器接收到該信號后轉換并輸出相應的脈寬調制（PWM）信號到每輛車的解碼器。解碼器除接受來自編碼器的指令外，還接收來自空氣彈簧的壓力信號；然后由邏輯電路得出所需的制動力，輸出電制動指令到動力制動裝置，同時接收動力制動裝置反饋的實際電制動力信號；再由邏輯電路輸出一個相應的電信號去控制EP單元。EP閥在解碼器的控制下產生常用制動預控壓力信號。

該制動系統采用了電氣控制和模擬信號傳遞，因此可以做到動力制動與空氣制動的連續配合，制動力控制更為方便。但由于該制動系統采用電子邏輯電路進行控制，因此難以實現拖車利用動車電力制動能力，并且系統的通用性不強，尤其是它不能實現故障的實時監控。

4.微機控制直通電空制動系統

20世紀90年代后，我國出現了修建城市軌道交通的高潮。除了長春輕軌車輛的制動系統采用了AR12電氣控制型模擬指令式制動系統之外，其他城市軌道車輛的制動系統均采用國外引進的制動系統。

主要有德國KNORR和日本NABCO等公司的產品。這些制動系統均采用了微機控制直通電空制動系統。制動控制器（有可能與牽引控制器合二為一）或列車自動運行系統（ATO）給出制動或緩解指令至調制及邏輯控制器，在不同系統該指令采用的信號不同，有采用模擬信號的，也有采用數字信號的。調制及邏輯控制器將指令轉換成PWM信號傳遞（也有系統將其上網，通過列車網絡傳遞）或直接傳遞（數字信號）到每輛車的微機制動控制單元。

微機制動控制單元根據指令及車重計算所需的制動力，并根據充分利用動力制動能力的原則發出動力制動和空氣制動指令；同時它還對制動系統進行實時監測，并將檢測結果通過列車網絡傳送給相應的系統；它還檢測輪對速度，對防滑閥進行控制，以防止車輛滑行。空氣制動控制單元由氣動元件組成，它負責將空氣制動指令轉換成相應的制動缸壓力控制信號，同時將相關壓力轉換成電信號反饋給微機制動控制單元。